其中:Fc:波导截止频率
F1: 扫频起始频率(单位 Hz)
F2: 扫频截止频率(单位 Hz)
2、测 量 盲 区
FDR 无测量盲区。
TDR 的测量盲区取决于激励信号的上升沿或下降沿宽度。
由于上升沿或下降沿宽度的存在使得TDR会产生测量盲区,从而当传输线较短或故障点距离信号源较近时,无法得到准确的测量结果。
以电磁波在聚乙烯绝缘电缆中的传播速度=1.98 × 10^8为例,不同边沿宽度信号的近似测量盲区如下表所示:
表2:边沿宽度以及其相应的测量盲区
3、测 量 精 度
时基因素
TDR 技术的测量精度可以表示为:
TDR 技术的测量精度依赖于对传播速度的确定,和对反射波波前到达时刻的识别。传输线是有损传输线,脉冲波形在传播过程中会发生衰减。而因为脉冲波形中含有多种频率成份,不同频率成份衰减程度不同,频率越高,其衰减也越严重。这种特性使得反射脉冲发生波形畸变,难以精确测量发射脉冲与反射脉冲间的时间间隔。
FDR 技术的测量精度可以表示为:
信噪比因素
TDR 技术,使用宽带接收机来测量反射信号,因此接收噪声大。
FDR技术,使用下变频技术,采用窄带接收机来测量反射信号。在测量各个离散频率点 CW波的频率响应时,利用可选带宽的IF BW滤波器,实现对测量信号的窄带接收和分析,可以显著降低系统的噪声电平,这样就使得 FDR仪表的信噪比大为改善,因而较之TDR 有更好的测量精度和动态范围。例如:RIGOL频谱仪的VNA功能,最小可选择的IF BW为 1kHz。
此外,TDR激励信号的频谱幅度在高频段有明显衰减,因此高频段的测量精度也有明显下降,如下图所示:
图3 TDR与FDR激励信号功率谱密度对比
TDR优化技术
1、提高精度的测量技巧
当使用脉冲激励信号时,脉冲宽度越宽,所携带的能量就越大,能够测量的传输线长度就越长。同时,脉冲的上升沿宽度又决定了盲区的大小,因此提高测量精度的技巧是采用快速边沿变化脉冲,以及采用高速采样技术。
2、信号处理技术
测量精度依赖于对反射波波前到达时刻的识别。当前应用的反射波波前的识别方法仍然不完善,为提高对反射波波前的识别能力,需借助数学方法对反射波进行信号处理。常见的提取反射波波前到达时刻的方法有阈值法、多项式拟合法、质心法、相关法、求导数法、匹配滤波器法和小波变换等。
FDR优化技术
1、提高精度的测量技巧
选择扫频范围和故障分辨率
设置起始频率、终止频率,分别记为F1、F2,单位Hz(赫兹)。按照被测件的有效频率工作范围,尽可能选择大的频率范围,因为频率范围越大,故障分辨率将越细。